Dlaczego transformatory trójfazowe nie używają rdzeni toroidalnych?

Patrząc na różne konstrukcje rdzeni transformatora, trójfazowe, nigdy nie widzę żadnego rdzenia zaprojektowanego jako okrąg lub torus.

Dlaczego to jest takie? Czy to nie będzie działać tak dobrze, jak wspólny rdzeń w kształcie litery B?

Trzy cewki, w szeregu magnetycznym, gdy je narysowałeś, nie utworzą transformatora 3-fazowego. Byłaby tylko jedna wartość strumienia, która byłaby wspólna dla wszystkich trzech cewek, ponieważ każda cewka otacza cały przekrój rdzenia.

W prawdziwym transformatorze trójfazowym każda cewka otacza tylko część rdzenia, dzięki czemu każda cewka może działać z innym strumieniem.

Trójnożny trójfazowy transformator pozwala zaoszczędzić żelazo w stosunku do trzech jednofazowych transformatorów, dzieląc część lub całość ścieżki powrotnej żelaza.

Aby odpowiedzieć na twój komentarz na temat trójfazowego torroidala:

Ponieważ na Wikipedii wydaje się: cewki i transformatory toroidalne, że konstrukcja powinna być lepsza. Ale nie widzę wzmianki o zastosowaniu trójfazowym, tylko jednofazowym.

Rysunek 1. Strumień transformatora 3-fazowego. Źródło: NPTEL .

W transformatorze trójfazowym każda para pierwotna i wtórna są uzwojone na tej samej „kończynie” lub „gałęzi”. Przy różnicy faz 120 ° na każdym odgałęzieniu strumień na jednym odgałęzieniu zawsze może znaleźć ścieżkę na pozostałych dwóch, dzięki czemu zawsze istnieje obwód strumienia. Na przykład, gdy czerwona faza (ryc. 1) jest maksymalnie w górę, żółty i niebieski będą 0,5 w dół.

Takie ustawienie nie jest możliwe w przypadku standardowego transformatora toroidalnego.

Możesz zbudować trójfazowy transformator z torriodów. Jednak potrzebujesz unikalnego strumienia magnetycznego w każdym i jedynym sposobem, w jaki możesz to zrobić, jest ułożenie trzech osobnych torriodów na górze lub obok siebie. Zasadniczo miałbyś trzy transformatory jednofazowe w jednym pudełku.

Jestem skłonny założyć się, że historycznie transformatory 3-fazowe były rzeczywiście budowane jako trzy osobne transformatory, dopóki ktoś nie zorientował się, że ponieważ te trzy fazy są oddalone od siebie o 120 stopni, efekty magnetyczne pozostałych dwóch cewek w zasadzie zanikają na danej cewce pierwotnej . Łącząc je na jednym rdzeniu, można znacznie zmniejszyć wagę i koszt całego transformatora.

Ogólnie transformatory toroidalne są drogie. Sam rdzeń jest nie tylko trudniejszy do wyprodukowania, ale jego zwijanie wymaga albo bardzo drogich maszyn dziewiarskich, albo ręcznego zwijania. Jest to rząd wielkości większy koszt w porównaniu do prostych szpul uzwojonych maszynowo zainstalowanych na rdzeniach laminowanych.

Jednak zasilacze toroidalne xformery są tworzone przez nawijanie bardzo cienkiej metalowej prawie folii wykonanej przez bardzo szybkie hartowanie, dzięki czemu ma niesamowicie wysoką przepuszczalność (pamiętam, kiedy to było nowe - jestem naprawdę stary). Myślę, że najpierw nazywał się Metglass? Tak więc w sprzęcie, który ma być wysyłany, jeśli zależy Ci na wadze, możesz użyć toroidów. Widziałem przemysłowe urządzenia o większej mocy z trzema oddzielnymi toroidami stosowanymi jako trzyfazowe obniżenie. Nie sądzę, aby skalował się do poziomów mocy „tuczników” dla dystrybucji mediów i prawdopodobnie nie byłby opłacalny.

Możesz użyć kształtu koła z trzema szprychami, po jednym uzwojeniu pierwotnym i wtórnym na każdym szprychie dla każdej fazy i bez uzwojeń na kole torodialnym. Jest to jednak ta sama topologia, co konwencjonalny transformator trójfazowy z rdzeniem w kształcie litery B opisanym w odpowiedzi udzielonej przez Tranzystor.

Czy to nie będzie działać tak dobrze, jak wspólny rdzeń w kształcie litery B?

Nie zrobi tego.

Inne odpowiedzi już wyjaśniły, dlaczego rdzeń toroidalny nie nadaje się do kompaktowego transformatora trójfazowego. Ale nawet jeśli to nie ma znaczenia i rozważymy trzy jednofazowe transformatory, rdzeń toroidalny nie będzie działał w większości aplikacji obejmujących trzy fazy.

Rdzenie toroidalne działają dobrze w transformatorach instrumentalnych, przetwornikach i innych zastosowaniach, w których nie występuje znaczący przepływ mocy.

Transformatory trójfazowe są prawie wyłącznie stosowane w zastosowaniach o dużej mocy, np. Do łączenia generatorów i silników z siecią elektryczną oraz do przekształcania napięć w sieci. W każdym razie w grę wchodzi duża ilość energii. Żeby właściwie przenieść tę energię potrzebujesz strumieni upływu, których (prawie) nie będziesz mieć w przypadku rdzenia torodialnego.

Jeśli załadujesz transformator torodowy wysokim prądem, napięcie wtórne zostanie znacznie zmniejszone lub nawet zniknie.

Cała sprawa nie jest łatwa do zrozumienia i pozwala na wiele dyskusji pod moimi kolegami. Aby uzyskać głębszy wgląd, poleciłbym literaturę na początek:

Edwards, J. and Saha, TK (2000). Przepływ mocy w transformatorach przez wektor poyntingowy . W: A. Krivda, Materiały Konferencji Energetycznej Australijskich Uniwersytetów: AUPEC 2000. AUPEC 2000, Brisbane, Australia, (86-91). 24–27 września 2000 r.

Czytelne na ResearchGate